(57)【要約】本発明の半導体レーザ装置は、パッケージ（５）内部のヒートシンク（２）に直接冷却媒体を流し、かつパッケージ（５）内部の気密性を確保する構造としたものである。このため、半導体レーザ素子（１）およびパッケージ（５）内部の温度上昇を抑制でき、半導体レーザ装置の信頼性や品質を確保できるとともに、より高出力の半導体レーザ素子（１）を搭載することが可能となる。
2011111328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、
前記筐体の壁面には、前記筐体の外から前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第１の貫通孔と、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から前記筐体の外に冷却媒体を排出するための第２の貫通孔と、を設け、前記筐体内における前記第１の貫通孔の外周には、第１のシール部材を、前記第２の貫通孔の外周には、第２のシール部材を、それぞれ配置した半導体レーザ装置。
【請求項２】
筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、前記筐体を構成する一つの壁面外に設けた平面部材とを備え、
前記平面部材に対向する前記筐体の前記壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記平面部材の前記第１の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第３の貫通孔を設け、前記平面部材の前記第２の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための第４の貫通孔を設けた半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記筐体はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、ステンレスまたは樹脂で形成する請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第３のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第４のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間に前記第３のシール部材および前記第４のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記筐体、前記ヒートシンクおよび第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第１の流路形成部材の間に第３のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第２の流路形成部材の間に第４のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、
前記筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクに冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材のうちの少なくとも一方には、それに対応する前記筐体の前記第１の貫通孔部分または前記第２の貫通孔部分に係合する段差部を形成した半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記筐体は、アルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材と前記第２の流路形成部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材からなる請求項１１記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材は、ステンレスまたは樹脂からなる請求項１２記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記第２のシール部材外周に第４のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第４のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に光ファイバと光学的に結合される半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気入力に対するレーザ発振出力の変換効率の高さから半導体レーザ装置を固体レーザの励起光として、あるいは直接加工光源として利用するニーズが高まっている。【０００３】
また、半導体レーザ装置メーカからは、複数のエミッタ（発光部）を一次元状に配置した半導体レーザバーが商品化されている。これらのエミッタから出射されるレーザ光を、固体レーザの励起光あるいは加工用として使用しやすいように光ファイバに結合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
図１２は従来の半導体レーザ装置を示している。半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１０１と、半導体レーザ素子１０１を冷却するヒートシンク１０２と、ヒートシンク１０２に対して電気的絶縁を図った上で固定設置された金属板１０３と、を備えている。【０００５】
また、金属ワイヤ１０４は、半導体レーザ素子１０１と金属板１０３にボンディングされ、半導体レーザ素子１０１と金属板１０３が、電気的に接続されている。電極板１０６は、略箱形のパッケージ１０５内部に電力を供給するためのものである。【０００６】
さらに、絶縁部材１０７は、パッケージ１０５と電極板１０６とを電気的に絶縁し、金属部材１０８は、金属板１０３と電極板１０６とを接続する。ロッドレンズ１０９は、半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光をコリメートし、レンズ固定台１１０は、ロッドレンズ１０９を保持する。【０００７】
また、ファイバアレイ１１１は、ロッドレンズ１０９によりコリメートされたレーザ光をパッケージ１０５の外に導光するための光ファイバを束ねたもので、光ファイバ１１２は、パッケージ１０５外部にレーザ光を導光するためのものである。【０００８】
さらに、蓋１１３は、パッケージ１０５を封止するためのもので、シール部材１１４は、パッケージ１０５と蓋１１３を気密封止する。また、シール材１１５は、パッケージ１０５と光ファイバ１１２を気密封止するためのものである。【０００９】
以上のように構成された半導体レーザモジュールについてその動作を説明する。【００１０】
電源装置から供給される電気入力は、パッケージ１０５からヒートシンク１０２を通り、半導体レーザ素子１０１のアノード側に、また、電極板１０６から金属部材１０８、金属板１０３、金属ワイヤ１０４を通り、半導体レーザ素子１０１のカソード側に供給される。このように電気入力が半導体レーザ素子１０１に印加されることにより、半導体レーザ素子１０１がレーザ光を出射する。【００１１】
出射されたレーザ光は、ロッドレンズ１０９によりコリメートされた後に、ファイバアレイ１１１に入射する。そして、レーザ光は、光ファイバ１１２を通してパッケージ１０５の外に導光され、固体レーザの励起光や直接加工光源として利用される。【００１２】
ところで、半導体レーザ素子１０１に電力が供給されると、光電変換されてレーザ発振するとともに、一部の電力は半導体レーザ素子１０１の抵抗成分で消費されて発熱する。また、レーザ光やその散乱光の一部が吸収されることにより、パッケージ１０５内部は加熱される。【００１３】
そこで、パッケージ１０５の底面を、冷却媒体あるいはペルチェ素子等により冷却する。これにより、ヒートシンク１０２、半導体レーザ素子１０１およびパッケージ１０５内部を冷却し、上述の発熱による温度上昇を防止することが試みられている。【００１４】
しかしながら、従来の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子１０１が高出力化するに伴い、大きい電気入力が必要となり発熱量も増大する。これにより、半導体レーザモジュールの冷却能力が不足し、半導体レーザ素子１０１のケース温度が上昇する。その結果、温度上昇による半導体レーザ素子１０１の信頼性の低下、またはパッケージ１０５内部の温度上昇に伴うロッドレンズ１０９の位置変動によるビーム品質の劣化等が生じるという課題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平５−９３８２８号公報
【発明の概要】
【００１６】
本発明は、半導体レーザモジュールの冷却能力を増大させて半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置を提供する。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、上記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、上記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、上記筐体の壁面には、上記筐体の外から上記ヒートシンクの上記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第１の貫通孔と、上記ヒートシンクの上記冷却媒体通路から上記筐体の外に冷却媒体を排出するための第２の貫通孔と、を設け、上記筐体内における上記第１の貫通孔の外周には、第１のシール部材を、上記第２の貫通孔の外周には、第２のシール部材を、それぞれ配置した構成からなる。
【００１８】
この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【００１９】
また、本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、筐体を構成する一つの壁面外に設けた平面部材とを備え、平面部材に対向する筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、第１の貫通孔の内側には、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、第２の貫通孔の内側には、ヒートシンクの冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、平面部材の第１の流路形成部材に対応する位置には、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第３の貫通孔を設け、平面部材の第２の流路形成部材に対応する位置には、ヒートシンクの冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための第４の貫通孔を設けた構成としてもよい。
【００２０】
この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【００２１】
また、本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、第１の貫通孔の内側に、ヒートシンクに冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、第２の貫通孔の内側に、ヒートシンクから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、第１の流路形成部材および第２の流路形成部材のうちの少なくとも一方には、それに対応する筐体の第１の貫通孔部分または第２の貫通孔部分に係合する段差部を形成した構成からなる。
【００２２】
この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態５にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図１２】図１２は、従来の半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図１に示すように、本実施の形態１の半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子１を冷却するヒートシンク２と、ヒートシンク２上に電気的絶縁状態で固定設置された金属板３と、を備えている。なお、本実施の形態１では、半導体レーザ素子１をヒートシンク２の上面に直接取り付けているが、この両者間に導電性と、熱伝導性を兼ね備えた板を介在させ、半導体レーザ素子１をヒートシンク２の上面に間接的に取り付けても良い。また、金属ワイヤ４は、半導体レーザ素子１と金属板３にボンディングされている。さらに、筐体の一例として用いた略箱形のパッケージ５は、底面と、外周側面を有し、上面は開口状態となっている。
【００２６】
また、本実施の形態１の半導体レーザ装置は、パッケージ５内部に電力を供給するための電極板６と、パッケージ５と電極板６を電気的に絶縁するための絶縁部材７と、金属板３と電極板６とを接続する金属部材８と、を備えている。さらに、半導体レーザ装置は、ロッドレンズ９と、レンズ固定台１０と、ファイバアレイ１１と、光ファイバ１２と、を備えている。ここで、ロッドレンズ９は、半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光をコリメートする。レンズ固定台１０は、ロッドレンズ９を保持する。ファイバアレイ１１は、ロッドレンズ９によりコリメートされたレーザ光をパッケージ５の外に導光するために光ファイバを束ねて形成したものである。光ファイバ１２は、パッケージ５外部にレーザ光を導光するためのもので、半導体レーザ装置の出力部である。また、蓋１３は、パッケージ５の上面開口部を封止し、シール部材１４はパッケージ５と蓋１３間を気密封止する。
【００２７】
すなわち、パッケージ５の上面開口部外周縁にシール部材１４を装着し、その状態でシール部材１４の上面を押しつぶしながら、パッケージ５の上面開口部に蓋１３を装着すれば、パッケージ５と蓋１３により構成された筐体内の気密が図れるものである。
【００２８】
次に、シール部材１５は、パッケージ５と光ファイバ１２を気密封止するためのもので、これもパッケージ５内の気密保持を図るものである。第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７は、パッケージ５の底面を上下方向に貫通して形成されている。
【００２９】
すなわち、ヒートシンク２内には、冷却媒体通路２ａが設けられており、前記第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７はこの冷却媒体通路２ａに連結され、前記第１の貫通孔１６から流入した冷却媒体は、冷却媒体通路２ａを通過後、第２の貫通孔１７からパッケージ５外へと流出するようになっている。
【００３０】
また、第１のシール部材１８は、冷却媒体がパッケージ５内部に流出するのを防止するために設けたものである。この第１のシール部材１８は、パッケージ５の底面上で、第１の貫通孔１６の外周部分、すなわちヒートシンク２と第１の貫通孔１６との結合部外周に設けられ、ヒートシンク２により、パッケージ５側へと押し付けられている。
【００３１】
同様に第２のシール部材１９も、冷却媒体がパッケージ５内部に流出するのを防止するために設けたものである。この第２のシール部材１９は、パッケージ５の底面上で、第２の貫通孔１７の外周部分、つまりヒートシンク２と第２の貫通孔１７との結合部外周に設けられ、ヒートシンク２により、パッケージ５側へと押し付けられている。
【００３２】
以上のように構成された半導体レーザ装置を含む半導体レーザモジュールについて、その動作を説明する。
【００３３】
電源装置の供給する電気入力は、半導体レーザ装置のパッケージ５からヒートシンク２を通り、半導体レーザ素子１のアノード側をプラス側として、電極板６から金属部材８、金属板３および金属ワイヤ４を通り、半導体レーザ素子１のカソード側をマイナス側として供給される。これにより、半導体レーザ素子１に電流が流れ、この電流が光に変換されてレーザ光が出射される。
【００３４】
出射されたレーザ光は、ロッドレンズ９によりコリメートされて効率よくファイバアレイ１１に入射し、光ファイバ１２を通してパッケージ５の外に導光され、半導体レーザモジュールの出力光として固体レーザの励起光や直接加工光源として利用される。
【００３５】
ところで、半導体レーザ素子１に電力が供給されると、その電力が光電変換されてレーザ発振するとともに、半導体レーザ素子１の抵抗成分により、その一部の電力が消費されて、半導体レーザ素子１自体の発熱も発生する。半導体レーザ素子１は温度が上昇するほど、内部に流れる電流を効率よく光電変換される領域に閉じ込められなくなるのでレーザ発振効率が低下する。また、温度が上昇すると、同一の光出力を得るのに必要な電力も増加し、半導体レーザ素子１が劣化していく割合も増えるので、寿命が短くなったりする。
【００３６】
したがって、半導体レーザ素子１を高出力化すると、それにともない電気入力も増大するため発熱量は増大することになる。
【００３７】
そこで、本実施の形態１の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子１を冷却するヒートシンク２の冷却能力を高めて、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制する構成としたものである。すなわち、パッケージ５に設けられた、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７とを通して、半導体レーザ素子１に近い部分に形成された、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａ内に直接冷却媒体を流すことにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制する構成としたものである。
【００３８】
これにより、ヒートシンク２の冷却能力が向上し、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制することができるので、信頼性や品質が確保され、かつ、より高出力な半導体レーザ装置を実現することができる。
【００３９】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体５と、筐体５内に設けられ、内部に冷却媒体通路２ａを有するヒートシンク２と、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部１と、を備えている。そして、半導体レーザ装置の筐体５の壁面には、第１の貫通孔１６と、第２の貫通孔１７と、を設け、筐体５内における第１の貫通孔１６の外周には、第１のシール部材１８を、第２の貫通孔１７の外周には、第２のシール部材１９を、それぞれ配置している。ここで、第１の貫通孔１６は、筐体５の外からヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給する。第２の貫通孔１７は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから筐体５の外に冷却媒体を排出する。また、レーザ出射部１は、半導体レーザ素子１を含んでいる。
【００４０】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体５内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子１を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【００４１】
（実施の形態２）
図２から図５は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図２に示すように、筐体、例えば略箱形のパッケージ２０には、第１の流路形成部材２１および第２の流路形成部材２２がそれぞれ設けられている。また、平面部材２３は、パッケージ２０の底面側に設けられ、第３の貫通孔２４および第４の貫通孔２５が、それぞれ第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７に対応した位置に設けられている。第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１との間に設けられ、第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７を流れる冷却媒体がパッケージ２０内部に流出するのを防止している。同様に、第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２との間に設けられ、冷却媒体がパッケージ２０内部に流出するのを防止している。第３のシール部材２８は、第１の流路形成部材２１と第３の貫通孔２４との間に設けられ、冷却媒体のパッケージ外部への流出を防止している。第４のシール部材２９は、第２の流路形成部材２２と第４の貫通孔２５との間に設けられ、冷却媒体のパッケージ外部への流出を防止している。
【００４２】
また、第５のシール部材３０は、パッケージ２０と平面部材２３との間の第３のシール部材２８の外周に設けられ、パッケージ２０内部の気密性を保っている。第６のシール部材３１は、パッケージ２０と平面部材２３との間の第４のシール部材２９の外周に設けられ、パッケージ２０内部の気密性を保っている。
【００４３】
すなわち、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０と、ヒートシンク２と、レーザ出射部１である半導体レーザ素子１と、平面部材２３と、を備えている。ここで、ヒートシンク２は、パッケージ２０内に設けられ、内部に冷却媒体通路２ａを有する。半導体レーザ素子１は、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられ、平面部材２３は、パッケージ２０を構成する底面外に設けられている。
【００４４】
また、平面部材２３に対向するパッケージ２０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７が、設けられている。第１の貫通孔１６の内側には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための流路を備えた円筒状の第１の流路形成部材２１が設けられている。第２の貫通孔１７の内側には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材２２が設けられている。
【００４５】
さらに、平面部材２３の第１の流路形成部材２１に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための第３の貫通孔２４が設けられている。また、平面部材２３の第２の流路形成部材２２に対応する位置には、同様にヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための第４の貫通孔２５が設けられている。
【００４６】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体２０と、筐体２０内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンク２と、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部１と、筐体２０を構成する一つの壁面外に設けた平面部材２３とを備えている。
【００４７】
そして、平面部材２３に対向する筐体２０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７を設けている。第１の貫通孔１６の内側には、第１の流路形成部材２１を設けている。第２の貫通孔１７の内側には、第２の流路形成部材２２を設けている。ここで、第１の流路形成部材２１は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための流路を備えている。第２の流路形成部材２２は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を排出するための流路を備えている。
【００４８】
また、平面部材２３の第１の流路形成部材２１に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための第３の貫通孔２４を設けている。平面部材２３の第２の流路形成部材２２に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための第４の貫通孔２５を設けている。
【００４９】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子１を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【００５０】
以下、本実施の形態２の半導体レーザ装置の特徴点について、実施の形態１の半導体レーザ装置と比較して説明する。
【００５１】
図１で示した実施の形態１に示すような構成を用いる場合、ヒートシンク２に冷却媒体を供給するために、パッケージ５における第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７に冷却媒体が流される。それと同時に半導体レーザ素子１のアノード側に電力を供給するために、パッケージ５の材料には耐食性、導電性ともに優れている銅あるいは銅合金に金メッキを施したものが一般的に使用される。
【００５２】
しかし、銅は材料としても高価であり、かつ安価に量産加工することが難しい上、金メッキを施すと更にコストが上昇する。
【００５３】
そこで、本実施の形態２の半導体レーザ装置では、冷却媒体が流れる第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３には、耐食性は高いが導電性が低い部材、例えばステンレスや樹脂部材が使用される。一方、冷却媒体が接触しないパッケージ２０には、耐食性は低いが導電性が高い部材、例えばアルミニウム合金が使用される。
【００５４】
また、ステンレス、樹脂、アルミニウム合金は、容易に金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。また、シール部材２６、２７、２８、２９により冷却媒体の流出を防止し、シール部材３０、３１によりパッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００５５】
なお、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのシール部材３０、３１が、図３に示すシール部材３２、３３のように、ヒートシンク２とパッケージ２０との間に設けられる構造であってもよい。すなわち、シール部材２７、２８の外周にシール部材３０、３１が設けられるようにしても良い。
【００５６】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０と平面部材２３の間の第３のシール部材２８の外周に第５のシール部材３０を設け、筐体２０と平面部材２３の間の第４のシール部材２９の外周に第６のシール部材３１を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００５７】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００５８】
また、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０とヒートシンク２の間の第１のシール部材２６の外周に第５のシール部材３２を設け、筐体２０とヒートシンク２の間の第２のシール部材２７の外周に第６のシール部材３３を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００５９】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００６０】
また、筐体２０はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する構成としている。
【００６１】
この構成により、冷却媒体が流入または流出する通路を形成している第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３が腐食することがないので、半導体レーザ素子１が効率よく冷却媒体で冷却され、温度上昇が抑制される。
【００６２】
また、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３は、ステンレスまたは樹脂で形成する構成としている。
【００６３】
この構成により、容易に第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３を金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。
【００６４】
また、図４に示すように、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０内部の気密性を確保するための第５のシール部材３４が、第３のシール部材２８および第４のシール部材２９を同時に囲むようにパッケージ２０と平面部材２３との間に設けられる構造としても良い。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０とヒートシンク２の間に第１のシール部材２６および第２のシール部材２７を囲む第５のシール部材３４を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００６５】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００６６】
さらに、図５に示すように、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０内部の気密性を確保するための第５のシール部材３５が、第１のシール部材２６および第２のシール部材２７を同時に囲むようにヒートシンク２とパッケージ２０との間に設ける構造としても良い。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０と平面部材２３の間に第３のシール部材２８および前記第４のシール部材２９を囲む第５のシール部材３５を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００６７】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態２の半導体レーザ装置によれば、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３を耐食性の高い部材を用い、パッケージ２０を導電性の高い部材を用いる構成にする。この構成により、それぞれの用途に適した異なる材質の部材を必要とされる部分に用いる。これにより、材料としても安価で、量産加工が簡便となる。そのため、その分低価格化できるため、半導体レーザ装置を含む半導体レーザモジュールの信頼性や品質を確保し、かつコストを安くすることができる。
【００６９】
また、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ内部の気密性を確保することができる。
【００７０】
（実施の形態３）
図６、図７は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図６に示すように、本実施の形態３の半導体レーザ装置の第１のシール部材３６は、ヒートシンク２、第１の流路形成部材２１およびパッケージ２０の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ２０内部に流出することを防止するとともにパッケージ２０内部の気密性を保っている。また、同様に、第２のシール部材３７は、ヒートシンク２、第２の流路形成部材２２およびパッケージ２０の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ２０内部に流出することを防止するとともにパッケージ２０内部の気密性を保っている。
【００７１】
すなわち、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、パッケージ２０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材２１の間に第１のシール部材３６を設け、パッケージ２０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材２２の間に第２のシール部材３７を設けている。そして、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に第３のシール部材２８を設け、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に第４のシール部材２９を設けたものであり、実施の形態２とは、パッケージ２０の気密性を確保するシール部材の構造が異なる。
【００７２】
具体的には、実施の形態２に示すような半導体レーザ装置の構成を用いる場合、パッケージ２０内部の気密性を確保するためには、下記のいずれかのシール部材が必要である。すなわち、図２に示す第５のシール部材３０および第６のシール部材３１、図３に示す第５のシール部材３２および第６のシール部材３３、図４に示す第５のシール部材３４、図５に示す第５のシール部材３５が必要である。
【００７３】
そこで、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、第１のシール部材３６によりヒートシンク２、パッケージ２０および第１の流路形成部材２１の間を、並びに、第２のシール部材３７によりヒートシンク２、パッケージ２０および第２の流路形成部材２２の間をそれぞれ封止する構成としたものである。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体２０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材２１の間に第１のシール部材３６を設け、筐体２０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材２２の間に第２のシール部材３７を設けている。そして、本発明の半導体レーザ装置は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に第３のシール部材２８を設け、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に第４のシール部材２９を設けた構成としている。
【００７４】
この構成により、少ないシール部材３６、３７で冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせることができる。
【００７５】
なお、図７に示す半導体レーザ装置のように、冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性を確保するための第３のシール部材３８および第４のシール部材３９を、平面部材２３、パッケージ２０および第１の流路形成部材２１または第２の流路形成部材２２のそれぞれの間に設ける構造であってもよい。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、を設け、筐体２０、平面部材２３および第１の流路形成部材２１の間に第３のシール部材３８を設け、筐体２０、平面部材２３および第２の流路形成部材２２の間に第４のシール部材３９を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００７６】
この構成により、少ないシール部材３８、３９で冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせることができる。
【００７７】
以上のように、本実施の形態３の半導体レーザ装置を使用すれば、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのみに使用されているシール部材３０、３１、シール部材３２、３３、または、シール部材３４、３５の使用をする必要がなくなる。それとともに、シール部材３０、３１、シール部材３２、３３、または、シール部材３４、３５を保持する構造も必要としないため、その分低価格化できるため、半導体レーザ装置をより安価に作成することができる。
【００７８】
（実施の形態４）
図８、図９、図１０は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図８に示す本実施の形態４の半導体レーザ装置は、略箱形のパッケージ４０と、パッケージ４０に設けられた第１の流路形成部材４１と、パッケージ４０に設けられた第２の流路形成部材４２と、第１のシール部材４３と、第２のシール部材４４と、第３のシール部材と４５、第４のシール部材４６と、を備えている。ここで、第１のシール部材４３は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ４０内部に流出させないためのシール部材である。第２のシール部材４４は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の間に設けられ、冷却媒体を前記パッケージ４０内部に流出させないためのシール部材である。また、第３のシール部材４５は、パッケージ４０と第１の流路形成部材４１の間に設けられ、パッケージ４０内部の気密性を保つためのシール部材である。第４のシール部材４６は、パッケージ４０と第２の流路形成部材４２の間に設けられ、パッケージ４０内部の気密性を保つためのシール部材である。
【００７９】
すなわち、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、筐体、例えばパッケージ４０と、パッケージ４０内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンク２と、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部、例えば半導体レーザ素子１と、を備え、パッケージ４０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７を設けている。第１の貫通孔１６の内側には、ヒートシンク２に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材４１が設けられ、第２の貫通孔１７の内側には、ヒートシンク２から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材４２が設けられている。そして、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２のうちの少なくとも一方には、それに対応するパッケージ４０の第１の貫通孔１６部分または第２の貫通孔１７部分に係合する段差部１６ａ、１７ａを形成した構成としている。
【００８０】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、後述するように冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。
【００８１】
以下に本実施の形態４の半導体レーザ装置の特徴点について具体的に説明する。半導体レーザ装置において、実施の形態２、３に示すような円筒状の流路形成部材２１、２２を用いると、筐体２０からの流路形成部材２１、２２の離脱防止のために、それぞれを支える平面部材２３が必要になる。それと共に、平面部材２３において、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのシール構造も必要となる。
【００８２】
そこで、本実施の形態４の半導体レーザ装置においては、流路形成部材４１、４２の少なくとも一方には、それに対応するパッケージ４０の貫通孔１６、１７の部分に係合する、図８に示すような外広がりの段差部４１ａ、４２ａを形成した。勿論、貫通孔１６、１７部分にも、流路形成部材４１、４２の段差部４１ａ、４２ａが係合する外広がりの段差部１６ａ、１７ａを形成した。これにより、流路形成部材４１、４２がパッケージ４０の貫通孔１６、１７から離脱することなく、その段差部４１ａ、４２ａが、段差部１６ａ、１７ａに係号する。
【００８３】
また、パッケージ４０と流路形成部材４１、４２、それぞれの間にパッケージ４０内部の気密性を確保するためのシール部材４５、４６を設けることで、平面部材２３の必要がなくなる。これにより、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
【００８４】
また、筐体４０はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、第１の流路形成部材４１と第２の流路形成部材４２は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する構成としている。
【００８５】
この構成により、冷却媒体が流入または流出する通路を形成している第１の流路形成部材４１、第２の流路形成部材４２が腐食することがないので、半導体レーザ素子１が効率よく冷却媒体で冷却され、温度上昇が抑制される。
【００８６】
また、第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２は、ステンレスまたは樹脂で形成する構成としている。この構成により、容易に第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２を金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。
【００８７】
なお、パッケージ４０内部の気密性を確保するためのシール部材４５、４６を、図９に示す半導体レーザ装置のシール部材４７、４８のように、それぞれ流路形成部材４１、４２の周りのヒートシンク２とパッケージ４０の間に設ける構造であってもよい。
【００８８】
本発明の半導体レーザ装置は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の結合部外周に第１のシール部材４３を設け、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の結合部外周に第２のシール部材４４を設け、第１のシール部材４３の外周に第３のシール部材４７を設け、第２のシール部材４４の外周に第４のシール部材４８を設けた構成としている。なお、第１のシール部材４３および第２のシール部材４４は、筐体４０とヒートシンク２の間に配置されていてもよい。
【００８９】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。それと共に、平面部材２３を配置する必要がなくなり、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
【００９０】
なお、図１０に示すように、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、パッケージ４０内部の気密性を確保するための第５のシール部材４９を、流路形成部材４１、４２を囲むように、ヒートシンク２とパッケージ２０の間に設ける構造であってもよい。
【００９１】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材４３と、第２のシール部材４４と、を設け、筐体４０とヒートシンク２の間に第１のシール部材４３および第２のシール部材４４を囲む第５のシール部材４９を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材４３は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材４４は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の結合部外周に設けられている。
【００９２】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。それと共に、平面部材２３を配置する必要がなくなり、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
【００９３】
以上のように、本実施の形態４の半導体レーザ装置によれば、流路形成部材４１、４２を支えるとともに、パッケージ４０内部の気密性を確保するために備えられている平面部材２３を配置する必要がなく、その分低価格化できる。これにより、半導体レーザ装置をより安価に作成することができる。
【００９４】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図１１に示す半導体レーザ装置において、第１のシール部材５０は、ヒートシンク２、第１の流路形成部材４１およびパッケージ４０の間に設けられている。第２のシール部材５１は、ヒートシンク２、第２の流路形成部材４２およびパッケージ４０の間に設けられている。そして、シール部材５０、５１は、冷却媒体をパッケージ４０内部に流出することを防止するとともにパッケージ４０内部の気密性を保っている。
【００９５】
本実施の形態５の半導体レーザ装置が実施の形態４と異なるのは、パッケージ４０の気密性を確保するためのみに使用していたシール部材４５、４６、シール部材４７、４８またはシール部材４９を必要としない構成とした点である。
【００９６】
実施の形態４に示すような半導体レーザ装置の構成を用いる場合、パッケージ４０内部の気密性を確保するためにはシール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９が、図８、図９、図１０に示す所定の位置に配置されることが必要である。
【００９７】
そこで、本実施の形態５の半導体レーザ装置は、第１のシール部材５０によりヒートシンク２、パッケージ４０および第１の流路形成部材４１の間を、並びに第２のシール部材５１によりヒートシンク２、パッケージ４０および第２の流路形成部材４２の間をそれぞれ封止する構成としている。
【００９８】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体４０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材４１の間に第１のシール部材５０を設け、筐体４０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材４２の間に第２のシール部材５１を設けた構成としている。
【００９９】
この構成により、第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７にそれぞれ１つのシール部材５０、５１を配置することにより、冷却媒体の流出の防止とパッケージ４０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせたものである。
【０１００】
以上のように、本実施の形態５の半導体レーザ装置によれば、パッケージ４０内部の気密性を確保するためのみに使用されているシール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９の必要がなくなる。それとともに、シール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９を保持する構造も必要ないため、その分低価格化できるため、半導体装置をより安価に作成することができる。
【０１０１】
なお、実施の形態１から５において、本発明の半導体レーザ装置の冷却媒体通路は、図１から図１１に示した方向に限るわけではなく、この方向に垂直な方向でもよく、複数の冷却媒体通路が直交または交差していてもよい。また、この冷却媒体通路は、少なくともその一部がレーザ発行部の直下近傍に形成された方が半導体レーザ装置の冷却能力を高め、レーザ出力の高出力化を図るのに効果的である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の半導体レーザ装置は、筐体内部のヒートシンクに直接冷却媒体を流し冷却能力を高める構造を備えている。そのため、信頼性や品質を確保できるとともに、より高出力の半導体レーザ素子を搭載することができる。したがって、半導体レーザ光を直接加工に使用するレーザ装置や半導体レーザ光を励起光とするレーザ装置などに有用である。
【符号の説明】
【０１０３】
１    半導体レーザ素子（レーザ出射部）
２    ヒートシンク
２ａ    冷却媒体通路
３    金属板
４    金属ワイヤ
５，２０，４０    パッケージ（筐体）
６    電極板
７    絶縁部材
８    金属部材
９    ロッドレンズ
１０    レンズ固定台
１１    ファイバアレイ
１２    光ファイバ
１３    蓋
１４，１５    シール部材
１６    第１の貫通孔
１６ａ，１７ａ，４１ａ，４２ａ    段差部
１７    第２の貫通孔
１８，２６，３６，４３，５０    第１のシール部材
１９，２７，３７，４４，５１    第２のシール部材
２１，４１    第１の流路形成部材
２２，４２    第２の流路形成部材
２３    平面部材
２４    第３の貫通孔
２５    第４の貫通孔
２８，３８，４５，４７    第３のシール部材
２９，３９，４６，４８    第４のシール部材
３０，３２，３４，３５，４９    第５のシール部材
３１，３３    第６のシール部材
【図１】
2011111328.tif 000003
【図２】
2011111328.tif 000004
【図３】
2011111328.tif 000005
【図４】
2011111328.tif 000006
【図５】
2011111328.tif 000007
【図６】
2011111328.tif 000008
【図７】
2011111328.tif 000009
【図８】
2011111328.tif 000010
【図９】
2011111328.tif 000011
【図１０】
2011111328.tif 000012
【図１１】
2011111328.tif 000013
【図１２】
2011111328.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、前記筐体を構成する一つの壁面外に設けた平面部材とを備え、
前記平面部材に対向する前記筐体の前記壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記平面部材の前記第１の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第３の貫通孔を設け、前記平面部材の前記第２の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための第４の貫通孔を設けた半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記筐体はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、ステンレスまたは樹脂で形成する請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第３のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第４のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間に前記第３のシール部材および前記第４のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記筐体、前記ヒートシンクおよび第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第１の流路形成部材の間に第３のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第２の流路形成部材の間に第４のシール部材を設けた請求項２から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、
前記筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクに冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材のうちの少なくとも一方には、それに対応する前記筐体の前記第１の貫通孔部分または前記第２の貫通孔部分に係合する段差部を形成した半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記筐体は、アルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材と前記第２の流路形成部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材からなる請求項１１記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材は、ステンレスまたは樹脂からなる請求項１２記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記第２のシール部材外周に第４のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第４のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設けた請求項１１から１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に光ファイバと光学的に結合される半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気入力に対するレーザ発振出力の変換効率の高さから半導体レーザ装置を固体レーザの励起光として、あるいは直接加工光源として利用するニーズが高まっている。
【０００３】
また、半導体レーザ装置メーカからは、複数のエミッタ（発光部）を一次元状に配置した半導体レーザバーが商品化されている。これらのエミッタから出射されるレーザ光を、固体レーザの励起光あるいは加工用として使用しやすいように光ファイバに結合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は従来の半導体レーザ装置を示している。半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１０１と、半導体レーザ素子１０１を冷却するヒートシンク１０２と、ヒートシンク１０２に対して電気的絶縁を図った上で固定設置された金属板１０３と、を備えている。
【０００５】
また、金属ワイヤ１０４は、半導体レーザ素子１０１と金属板１０３にボンディングされ、半導体レーザ素子１０１と金属板１０３が、電気的に接続されている。電極板１０６は、略箱形のパッケージ１０５内部に電力を供給するためのものである。
【０００６】
さらに、絶縁部材１０７は、パッケージ１０５と電極板１０６とを電気的に絶縁し、金属部材１０８は、金属板１０３と電極板１０６とを接続する。ロッドレンズ１０９は、半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光をコリメートし、レンズ固定台１１０は、ロッドレンズ１０９を保持する。
【０００７】
また、ファイバアレイ１１１は、ロッドレンズ１０９によりコリメートされたレーザ光をパッケージ１０５の外に導光するための光ファイバを束ねたもので、光ファイバ１１２は、パッケージ１０５外部にレーザ光を導光するためのものである。
【０００８】
さらに、蓋１１３は、パッケージ１０５を封止するためのもので、シール部材１１４は、パッケージ１０５と蓋１１３を気密封止する。また、シール材１１５は、パッケージ１０５と光ファイバ１１２を気密封止するためのものである。
【０００９】
以上のように構成された半導体レーザモジュールについてその動作を説明する。
【００１０】
電源装置から供給される電気入力は、パッケージ１０５からヒートシンク１０２を通り、半導体レーザ素子１０１のアノード側に、また、電極板１０６から金属部材１０８、金属板１０３、金属ワイヤ１０４を通り、半導体レーザ素子１０１のカソード側に供給される。このように電気入力が半導体レーザ素子１０１に印加されることにより、半導体レーザ素子１０１がレーザ光を出射する。
【００１１】
出射されたレーザ光は、ロッドレンズ１０９によりコリメートされた後に、ファイバアレイ１１１に入射する。そして、レーザ光は、光ファイバ１１２を通してパッケージ１０５の外に導光され、固体レーザの励起光や直接加工光源として利用される。
【００１２】
ところで、半導体レーザ素子１０１に電力が供給されると、光電変換されてレーザ発振するとともに、一部の電力は半導体レーザ素子１０１の抵抗成分で消費されて発熱する。また、レーザ光やその散乱光の一部が吸収されることにより、パッケージ１０５内部は加熱される。
【００１３】
そこで、パッケージ１０５の底面を、冷却媒体あるいはペルチェ素子等により冷却する。これにより、ヒートシンク１０２、半導体レーザ素子１０１およびパッケージ１０５内部を冷却し、上述の発熱による温度上昇を防止することが試みられている。
【００１４】
しかしながら、従来の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子１０１が高出力化するに伴い、大きい電気入力が必要となり発熱量も増大する。これにより、半導体レーザモジュールの冷却能力が不足し、半導体レーザ素子１０１のケース温度が上昇する。その結果、温度上昇による半導体レーザ素子１０１の信頼性の低下、またはパッケージ１０５内部の温度上昇に伴うロッドレンズ１０９の位置変動によるビーム品質の劣化等が生じるという課題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平５−９３８２８号公報
【発明の概要】
【００１６】
本発明は、半導体レーザモジュールの冷却能力を増大させて半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置を提供する。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、筐体を構成する一つの壁面外に設けた平面部材とを備え、平面部材に対向する筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、第１の貫通孔の内側には、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、第２の貫通孔の内側には、ヒートシンクの冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、平面部材の第１の流路形成部材に対応する位置には、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第３の貫通孔を設け、平面部材の第２の流路形成部材に対応する位置には、ヒートシンクの冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための第４の貫通孔を設けた構成としてもよい。
【００１８】
この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【００１９】
また、本発明の半導体レーザ装置は、筐体と、筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、第１の貫通孔の内側に、ヒートシンクに冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、第２の貫通孔の内側に、ヒートシンクから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、第１の流路形成部材および第２の流路形成部材のうちの少なくとも一方には、それに対応する筐体の第１の貫通孔部分または第２の貫通孔部分に係合する段差部を形成した構成からなる。
【００２０】
この構成により、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図２】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図３】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図４】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図６】本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図７】本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図８】本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図９】本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図１１】本発明の実施の形態５にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【図１２】従来の半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図１に示すように、本実施の形態１の半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子１を冷却するヒートシンク２と、ヒートシンク２上に電気的絶縁状態で固定設置された金属板３と、を備えている。なお、本実施の形態１では、半導体レーザ素子１をヒートシンク２の上面に直接取り付けているが、この両者間に導電性と、熱伝導性を兼ね備えた板を介在させ、半導体レーザ素子１をヒートシンク２の上面に間接的に取り付けても良い。また、金属ワイヤ４は、半導体レーザ素子１と金属板３にボンディングされている。さらに、筐体の一例として用いた略箱形のパッケージ５は、底面と、外周側面を有し、上面は開口状態となっている。
【００２４】
また、本実施の形態１の半導体レーザ装置は、パッケージ５内部に電力を供給するための電極板６と、パッケージ５と電極板６を電気的に絶縁するための絶縁部材７と、金属板３と電極板６とを接続する金属部材８と、を備えている。さらに、半導体レーザ装置は、ロッドレンズ９と、レンズ固定台１０と、ファイバアレイ１１と、光ファイバ１２と、を備えている。ここで、ロッドレンズ９は、半導体レーザ素子１から出射されたレーザ光をコリメートする。レンズ固定台１０は、ロッドレンズ９を保持する。ファイバアレイ１１は、ロッドレンズ９によりコリメートされたレーザ光をパッケージ５の外に導光するために光ファイバを束ねて形成したものである。光ファイバ１２は、パッケージ５外部にレーザ光を導光するためのもので、半導体レーザ装置の出力部である。また、蓋１３は、パッケージ５の上面開口部を封止し、シール部材１４はパッケージ５と蓋１３間を気密封止する。
【００２５】
すなわち、パッケージ５の上面開口部外周縁にシール部材１４を装着し、その状態でシール部材１４の上面を押しつぶしながら、パッケージ５の上面開口部に蓋１３を装着すれば、パッケージ５と蓋１３により構成された筐体内の気密が図れるものである。
【００２６】
次に、シール部材１５は、パッケージ５と光ファイバ１２を気密封止するためのもので、これもパッケージ５内の気密保持を図るものである。第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７は、パッケージ５の底面を上下方向に貫通して形成されている。
【００２７】
すなわち、ヒートシンク２内には、冷却媒体通路２ａが設けられており、前記第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７はこの冷却媒体通路２ａに連結され、前記第１の貫通孔１６から流入した冷却媒体は、冷却媒体通路２ａを通過後、第２の貫通孔１７からパッケージ５外へと流出するようになっている。
【００２８】
また、第１のシール部材１８は、冷却媒体がパッケージ５内部に流出するのを防止するために設けたものである。この第１のシール部材１８は、パッケージ５の底面上で、第１の貫通孔１６の外周部分、すなわちヒートシンク２と第１の貫通孔１６との結合部外周に設けられ、ヒートシンク２により、パッケージ５側へと押し付けられている。
【００２９】
同様に第２のシール部材１９も、冷却媒体がパッケージ５内部に流出するのを防止するために設けたものである。この第２のシール部材１９は、パッケージ５の底面上で、第２の貫通孔１７の外周部分、つまりヒートシンク２と第２の貫通孔１７との結合部外周に設けられ、ヒートシンク２により、パッケージ５側へと押し付けられている。
【００３０】
以上のように構成された半導体レーザ装置を含む半導体レーザモジュールについて、その動作を説明する。
【００３１】
電源装置の供給する電気入力は、半導体レーザ装置のパッケージ５からヒートシンク２を通り、半導体レーザ素子１のアノード側をプラス側として、電極板６から金属部材８、金属板３および金属ワイヤ４を通り、半導体レーザ素子１のカソード側をマイナス側として供給される。これにより、半導体レーザ素子１に電流が流れ、この電流が光に変換されてレーザ光が出射される。
【００３２】
出射されたレーザ光は、ロッドレンズ９によりコリメートされて効率よくファイバアレイ１１に入射し、光ファイバ１２を通してパッケージ５の外に導光され、半導体レーザモジュールの出力光として固体レーザの励起光や直接加工光源として利用される。
【００３３】
ところで、半導体レーザ素子１に電力が供給されると、その電力が光電変換されてレーザ発振するとともに、半導体レーザ素子１の抵抗成分により、その一部の電力が消費されて、半導体レーザ素子１自体の発熱も発生する。半導体レーザ素子１は温度が上昇するほど、内部に流れる電流を効率よく光電変換される領域に閉じ込められなくなるのでレーザ発振効率が低下する。また、温度が上昇すると、同一の光出力を得るのに必要な電力も増加し、半導体レーザ素子１が劣化していく割合も増えるので、寿命が短くなったりする。
【００３４】
したがって、半導体レーザ素子１を高出力化すると、それにともない電気入力も増大するため発熱量は増大することになる。
【００３５】
そこで、本実施の形態１の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子１を冷却するヒートシンク２の冷却能力を高めて、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制する構成としたものである。すなわち、パッケージ５に設けられた、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７とを通して、半導体レーザ素子１に近い部分に形成された、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａ内に直接冷却媒体を流すことにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制する構成としたものである。
【００３６】
これにより、ヒートシンク２の冷却能力が向上し、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制することができるので、信頼性や品質が確保され、かつ、より高出力な半導体レーザ装置を実現することができる。
【００３７】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体５と、筐体５内に設けられ、内部に冷却媒体通路２ａを有するヒートシンク２と、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部１と、を備えている。そして、半導体レーザ装置の筐体５の壁面には、第１の貫通孔１６と、第２の貫通孔１７と、を設け、筐体５内における第１の貫通孔１６の外周には、第１のシール部材１８を、第２の貫通孔１７の外周には、第２のシール部材１９を、それぞれ配置している。ここで、第１の貫通孔１６は、筐体５の外からヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給する。第２の貫通孔１７は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから筐体５の外に冷却媒体を排出する。また、レーザ出射部１は、半導体レーザ素子１を含んでいる。
【００３８】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体５内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子１を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【００３９】
（実施の形態２）
図２から図５は、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図２に示すように、筐体、例えば略箱形のパッケージ２０には、第１の流路形成部材２１および第２の流路形成部材２２がそれぞれ設けられている。また、平面部材２３は、パッケージ２０の底面側に設けられ、第３の貫通孔２４および第４の貫通孔２５が、それぞれ第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７に対応した位置に設けられている。第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１との間に設けられ、第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７を流れる冷却媒体がパッケージ２０内部に流出するのを防止している。同様に、第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２との間に設けられ、冷却媒体がパッケージ２０内部に流出するのを防止している。第３のシール部材２８は、第１の流路形成部材２１と第３の貫通孔２４との間に設けられ、冷却媒体のパッケージ外部への流出を防止している。第４のシール部材２９は、第２の流路形成部材２２と第４の貫通孔２５との間に設けられ、冷却媒体のパッケージ外部への流出を防止している。
【００４０】
また、第５のシール部材３０は、パッケージ２０と平面部材２３との間の第３のシール部材２８の外周に設けられ、パッケージ２０内部の気密性を保っている。第６のシール部材３１は、パッケージ２０と平面部材２３との間の第４のシール部材２９の外周に設けられ、パッケージ２０内部の気密性を保っている。
【００４１】
すなわち、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０と、ヒートシンク２と、レーザ出射部１である半導体レーザ素子１と、平面部材２３と、を備えている。ここで、ヒートシンク２は、パッケージ２０内に設けられ、内部に冷却媒体通路２ａを有する。半導体レーザ素子１は、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられ、平面部材２３は、パッケージ２０を構成する底面外に設けられている。
【００４２】
また、平面部材２３に対向するパッケージ２０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７が、設けられている。第１の貫通孔１６の内側には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための流路を備えた円筒状の第１の流路形成部材２１が設けられている。第２の貫通孔１７の内側には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材２２が設けられている。
【００４３】
さらに、平面部材２３の第１の流路形成部材２１に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための第３の貫通孔２４が設けられている。また、平面部材２３の第２の流路形成部材２２に対応する位置には、同様にヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための第４の貫通孔２５が設けられている。
【００４４】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体２０と、筐体２０内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンク２と、ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部１と、筐体２０を構成する一つの壁面外に設けた平面部材２３とを備えている。
【００４５】
そして、平面部材２３に対向する筐体２０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７を設けている。第１の貫通孔１６の内側には、第１の流路形成部材２１を設けている。第２の貫通孔１７の内側には、第２の流路形成部材２２を設けている。ここで、第１の流路形成部材２１は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための流路を備えている。第２の流路形成部材２２は、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を排出するための流路を備えている。
【００４６】
また、平面部材２３の第１の流路形成部材２１に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給するための第３の貫通孔２４を設けている。平面部材２３の第２の流路形成部材２２に対応する位置には、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａから冷却媒体を排出するための第４の貫通孔２５を設けている。
【００４７】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子１の温度上昇を抑制し、高信頼性で高品質の半導体レーザ装置が実現できる。加えて、さらに高出力の半導体レーザ素子１を搭載することが可能となり、また、それに伴って、さらに高出力のレーザ光を出射できる半導体レーザ装置を実現することもできる。
【００４８】
以下、本実施の形態２の半導体レーザ装置の特徴点について、実施の形態１の半導体レーザ装置と比較して説明する。
【００４９】
図１で示した実施の形態１に示すような構成を用いる場合、ヒートシンク２に冷却媒体を供給するために、パッケージ５における第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７に冷却媒体が流される。それと同時に半導体レーザ素子１のアノード側に電力を供給するために、パッケージ５の材料には耐食性、導電性ともに優れている銅あるいは銅合金に金メッキを施したものが一般的に使用される。
【００５０】
しかし、銅は材料としても高価であり、かつ安価に量産加工することが難しい上、金メッキを施すと更にコストが上昇する。
【００５１】
そこで、本実施の形態２の半導体レーザ装置では、冷却媒体が流れる第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３には、耐食性は高いが導電性が低い部材、例えばステンレスや樹脂部材が使用される。一方、冷却媒体が接触しないパッケージ２０には、耐食性は低いが導電性が高い部材、例えばアルミニウム合金が使用される。
【００５２】
また、ステンレス、樹脂、アルミニウム合金は、容易に金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。また、シール部材２６、２７、２８、２９により冷却媒体の流出を防止し、シール部材３０、３１によりパッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００５３】
なお、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのシール部材３０、３１が、図３に示すシール部材３２、３３のように、ヒートシンク２とパッケージ２０との間に設けられる構造であってもよい。すなわち、シール部材２７、２８の外周にシール部材３０、３１が設けられるようにしても良い。
【００５４】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０と平面部材２３の間の第３のシール部材２８の外周に第５のシール部材３０を設け、筐体２０と平面部材２３の間の第４のシール部材２９の外周に第６のシール部材３１を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００５５】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００５６】
また、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０とヒートシンク２の間の第１のシール部材２６の外周に第５のシール部材３２を設け、筐体２０とヒートシンク２の間の第２のシール部材２７の外周に第６のシール部材３３を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００５７】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００５８】
また、筐体２０はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する構成としている。
【００５９】
この構成により、冷却媒体が流入または流出する通路を形成している第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３が腐食することがないので、半導体レーザ素子１が効率よく冷却媒体で冷却され、温度上昇が抑制される。
【００６０】
また、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３は、ステンレスまたは樹脂で形成する構成としている。
【００６１】
この構成により、容易に第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３を金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。
【００６２】
また、図４に示すように、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０内部の気密性を確保するための第５のシール部材３４が、第３のシール部材２８および第４のシール部材２９を同時に囲むようにパッケージ２０と平面部材２３との間に設けられる構造としても良い。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０とヒートシンク２の間に第１のシール部材２６および第２のシール部材２７を囲む第５のシール部材３４を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００６３】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００６４】
さらに、図５に示すように、本実施の形態２の半導体レーザ装置は、パッケージ２０内部の気密性を確保するための第５のシール部材３５が、第１のシール部材２６および第２のシール部材２７を同時に囲むようにヒートシンク２とパッケージ２０との間に設ける構造としても良い。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、第３のシール部材２８と、第４のシール部材２９と、を設け、筐体２０と平面部材２３の間に第３のシール部材２８および前記第４のシール部材２９を囲む第５のシール部材３５を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。第３のシール部材２８は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第４のシール部材２９は、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００６５】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体２０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ２０内部の気密性を確保することができる。
【００６６】
以上のように、本実施の形態２の半導体レーザ装置によれば、第１の流路形成部材２１、第２の流路形成部材２２および平面部材２３を耐食性の高い部材を用い、パッケージ２０を導電性の高い部材を用いる構成にする。この構成により、それぞれの用途に適した異なる材質の部材を必要とされる部分に用いる。これにより、材料としても安価で、量産加工が簡便となる。そのため、その分低価格化できるため、半導体レーザ装置を含む半導体レーザモジュールの信頼性や品質を確保し、かつコストを安くすることができる。
【００６７】
また、ヒートシンクの冷却媒体通路に冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、シール部材を２重に設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、パッケージ内部の気密性を確保することができる。
【００６８】
（実施の形態３）
図６、図７は、本発明の実施の形態３にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図６に示すように、本実施の形態３の半導体レーザ装置の第１のシール部材３６は、ヒートシンク２、第１の流路形成部材２１およびパッケージ２０の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ２０内部に流出することを防止するとともにパッケージ２０内部の気密性を保っている。また、同様に、第２のシール部材３７は、ヒートシンク２、第２の流路形成部材２２およびパッケージ２０の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ２０内部に流出することを防止するとともにパッケージ２０内部の気密性を保っている。
【００６９】
すなわち、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、パッケージ２０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材２１の間に第１のシール部材３６を設け、パッケージ２０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材２２の間に第２のシール部材３７を設けている。そして、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に第３のシール部材２８を設け、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に第４のシール部材２９を設けたものであり、実施の形態２とは、パッケージ２０の気密性を確保するシール部材の構造が異なる。
【００７０】
具体的には、実施の形態２に示すような半導体レーザ装置の構成を用いる場合、パッケージ２０内部の気密性を確保するためには、下記のいずれかのシール部材が必要である。すなわち、図２に示す第５のシール部材３０および第６のシール部材３１、図３に示す第５のシール部材３２および第６のシール部材３３、図４に示す第５のシール部材３４、図５に示す第５のシール部材３５が必要である。
【００７１】
そこで、本実施の形態３の半導体レーザ装置は、第１のシール部材３６によりヒートシンク２、パッケージ２０および第１の流路形成部材２１の間を、並びに、第２のシール部材３７によりヒートシンク２、パッケージ２０および第２の流路形成部材２２の間をそれぞれ封止する構成としたものである。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体２０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材２１の間に第１のシール部材３６を設け、筐体２０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材２２の間に第２のシール部材３７を設けている。そして、本発明の半導体レーザ装置は、平面部材２３と第１の流路形成部材２１の結合部外周に第３のシール部材２８を設け、平面部材２３と第２の流路形成部材２２の結合部外周に第４のシール部材２９を設けた構成としている。
【００７２】
この構成により、少ないシール部材３６、３７で冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせることができる。
【００７３】
なお、図７に示す半導体レーザ装置のように、冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性を確保するための第３のシール部材３８および第４のシール部材３９を、平面部材２３、パッケージ２０および第１の流路形成部材２１または第２の流路形成部材２２のそれぞれの間に設ける構造であってもよい。すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材２６と、第２のシール部材２７と、を設け、筐体２０、平面部材２３および第１の流路形成部材２１の間に第３のシール部材３８を設け、筐体２０、平面部材２３および第２の流路形成部材２２の間に第４のシール部材３９を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材２６は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材２１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材２７は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材２２の結合部外周に設けられている。
【００７４】
この構成により、少ないシール部材３８、３９で冷却媒体の流出の防止とパッケージ２０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせることができる。
【００７５】
以上のように、本実施の形態３の半導体レーザ装置を使用すれば、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのみに使用されているシール部材３０、３１、シール部材３２、３３、または、シール部材３４、３５の使用をする必要がなくなる。それとともに、シール部材３０、３１、シール部材３２、３３、または、シール部材３４、３５を保持する構造も必要としないため、その分低価格化できるため、半導体レーザ装置をより安価に作成することができる。
【００７６】
（実施の形態４）
図８、図９、図１０は、本発明の実施の形態４にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図８に示す本実施の形態４の半導体レーザ装置は、略箱形のパッケージ４０と、パッケージ４０に設けられた第１の流路形成部材４１と、パッケージ４０に設けられた第２の流路形成部材４２と、第１のシール部材４３と、第２のシール部材４４と、第３のシール部材と４５、第４のシール部材４６と、を備えている。ここで、第１のシール部材４３は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の間に設けられ、冷却媒体をパッケージ４０内部に流出させないためのシール部材である。第２のシール部材４４は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の間に設けられ、冷却媒体を前記パッケージ４０内部に流出させないためのシール部材である。また、第３のシール部材４５は、パッケージ４０と第１の流路形成部材４１の間に設けられ、パッケージ４０内部の気密性を保つためのシール部材である。第４のシール部材４６は、パッケージ４０と第２の流路形成部材４２の間に設けられ、パッケージ４０内部の気密性を保つためのシール部材である。
【００７７】
すなわち、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、筐体、例えばパッケージ４０と、パッケージ４０内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンク２と、ヒートシンク２に直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部、例えば半導体レーザ素子１と、を備え、パッケージ４０の壁面には、第１の貫通孔１６と第２の貫通孔１７を設けている。第１の貫通孔１６の内側には、ヒートシンク２に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材４１が設けられ、第２の貫通孔１７の内側には、ヒートシンク２から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材４２が設けられている。そして、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２のうちの少なくとも一方には、それに対応するパッケージ４０の第１の貫通孔１６部分または第２の貫通孔１７部分に係合する段差部１６ａ、１７ａを形成した構成としている。
【００７８】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、後述するように冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。
【００７９】
以下に本実施の形態４の半導体レーザ装置の特徴点について具体的に説明する。半導体レーザ装置において、実施の形態２、３に示すような円筒状の流路形成部材２１、２２を用いると、筐体２０からの流路形成部材２１、２２の離脱防止のために、それぞれを支える平面部材２３が必要になる。それと共に、平面部材２３において、パッケージ２０内部の気密性を確保するためのシール構造も必要となる。
【００８０】
そこで、本実施の形態４の半導体レーザ装置においては、流路形成部材４１、４２の少なくとも一方には、それに対応するパッケージ４０の貫通孔１６、１７の部分に係合する、図８に示すような外広がりの段差部４１ａ、４２ａを形成した。勿論、貫通孔１６、１７部分にも、流路形成部材４１、４２の段差部４１ａ、４２ａが係合する外広がりの段差部１６ａ、１７ａを形成した。これにより、流路形成部材４１、４２がパッケージ４０の貫通孔１６、１７から離脱することなく、その段差部４１ａ、４２ａが、段差部１６ａ、１７ａに係号する。
【００８１】
また、パッケージ４０と流路形成部材４１、４２、それぞれの間にパッケージ４０内部の気密性を確保するためのシール部材４５、４６を設けることで、平面部材２３の必要がなくなる。これにより、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
【００８２】
また、筐体４０はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、第１の流路形成部材４１と第２の流路形成部材４２は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する構成としている。
【００８３】
この構成により、冷却媒体が流入または流出する通路を形成している第１の流路形成部材４１、第２の流路形成部材４２が腐食することがないので、半導体レーザ素子１が効率よく冷却媒体で冷却され、温度上昇が抑制される。
【００８４】
また、第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２は、ステンレスまたは樹脂で形成する構成としている。この構成により、容易に第１の流路形成部材４１および第２の流路形成部材４２を金型やダイカスト、ロストワックス等の鋳物で作成することが可能であり、量産化することにより加工コストを大幅に安くすることができる。
【００８５】
なお、パッケージ４０内部の気密性を確保するためのシール部材４５、４６を、図９に示す半導体レーザ装置のシール部材４７、４８のように、それぞれ流路形成部材４１、４２の周りのヒートシンク２とパッケージ４０の間に設ける構造であってもよい。
【００８６】
本発明の半導体レーザ装置は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の結合部外周に第１のシール部材４３を設け、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の結合部外周に第２のシール部材４４を設け、第１のシール部材４３の外周に第３のシール部材４７を設け、第２のシール部材４４の外周に第４のシール部材４８を設けた構成としている。なお、第１のシール部材４３および第２のシール部材４４は、筐体４０とヒートシンク２の間に配置されていてもよい。
【００８７】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。それと共に、平面部材２３を配置する必要がなくなり、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
【００８８】
なお、図１０に示すように、本実施の形態４の半導体レーザ装置は、パッケージ４０内部の気密性を確保するための第５のシール部材４９を、流路形成部材４１、４２を囲むように、ヒートシンク２とパッケージ４０の間に設ける構造であってもよい。
【００８９】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、第１のシール部材４３と、第２のシール部材４４と、を設け、筐体４０とヒートシンク２の間に第１のシール部材４３および第２のシール部材４４を囲む第５のシール部材４９を設けた構成としている。ここで、第１のシール部材４３は、ヒートシンク２と第１の流路形成部材４１の結合部外周に設けられている。第２のシール部材４４は、ヒートシンク２と第２の流路形成部材４２の結合部外周に設けられている。
【００９０】
この構成により、ヒートシンク２の冷却媒体通路２ａに冷却媒体を供給し、これを効果的に冷却することができ、その結果として筐体４０内部の温度上昇を抑制することができる。さらに、段差部１６ａ、１７ａとシール部材を設けることにより、冷却媒体の流出を防止し、筐体４０内部の気密性を確保することができる。それと共に、平面部材２３を配置する必要がなくなり、半導体レーザ装置を安価に作成することができる。
【００９１】
以上のように、本実施の形態４の半導体レーザ装置によれば、流路形成部材４１、４２を支えるとともに、パッケージ４０内部の気密性を確保するために備えられている平面部材２３を配置する必要がなく、その分低価格化できる。これにより、半導体レーザ装置をより安価に作成することができる。
【００９２】
（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５にかかる半導体レーザ装置を示す一部切欠斜視図である。図１１に示す半導体レーザ装置において、第１のシール部材５０は、ヒートシンク２、第１の流路形成部材４１およびパッケージ４０の間に設けられている。第２のシール部材５１は、ヒートシンク２、第２の流路形成部材４２およびパッケージ４０の間に設けられている。そして、シール部材５０、５１は、冷却媒体をパッケージ４０内部に流出することを防止するとともにパッケージ４０内部の気密性を保っている。
【００９３】
本実施の形態５の半導体レーザ装置が実施の形態４と異なるのは、パッケージ４０の気密性を確保するためのみに使用していたシール部材４５、４６、シール部材４７、４８またはシール部材４９を必要としない構成とした点である。
【００９４】
実施の形態４に示すような半導体レーザ装置の構成を用いる場合、パッケージ４０内部の気密性を確保するためにはシール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９が、図８、図９、図１０に示す所定の位置に配置されることが必要である。
【００９５】
そこで、本実施の形態５の半導体レーザ装置は、第１のシール部材５０によりヒートシンク２、パッケージ４０および第１の流路形成部材４１の間を、並びに第２のシール部材５１によりヒートシンク２、パッケージ４０および第２の流路形成部材４２の間をそれぞれ封止する構成としている。
【００９６】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、筐体４０、ヒートシンク２および第１の流路形成部材４１の間に第１のシール部材５０を設け、筐体４０、ヒートシンク２および第２の流路形成部材４２の間に第２のシール部材５１を設けた構成としている。
【００９７】
この構成により、第１の貫通孔１６および第２の貫通孔１７にそれぞれ１つのシール部材５０、５１を配置することにより、冷却媒体の流出の防止とパッケージ４０内部の気密性の確保の機能を併せ持たせたものである。
【００９８】
以上のように、本実施の形態５の半導体レーザ装置によれば、パッケージ４０内部の気密性を確保するためのみに使用されているシール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９の必要がなくなる。それとともに、シール部材４５、４６、シール部材４７、４８、またはシール部材４９を保持する構造も必要ないため、その分低価格化できるため、半導体装置をより安価に作成することができる。
【００９９】
なお、実施の形態１から５において、本発明の半導体レーザ装置の冷却媒体通路は、図１から図１１に示した方向に限るわけではなく、この方向に垂直な方向でもよく、複数の冷却媒体通路が直交または交差していてもよい。また、この冷却媒体通路は、少なくともその一部がレーザ発行部の直下近傍に形成された方が半導体レーザ装置の冷却能力を高め、レーザ出力の高出力化を図るのに効果的である。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の半導体レーザ装置は、筐体内部のヒートシンクに直接冷却媒体を流し冷却能力を高める構造を備えている。そのため、信頼性や品質を確保できるとともに、より高出力の半導体レーザ素子を搭載することができる。したがって、半導体レーザ光を直接加工に使用するレーザ装置や半導体レーザ光を励起光とするレーザ装置などに有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  半導体レーザ素子（レーザ出射部）
２  ヒートシンク
２ａ  冷却媒体通路
３  金属板
４  金属ワイヤ
５，２０，４０  パッケージ（筐体）
６  電極板
７  絶縁部材
８  金属部材
９  ロッドレンズ
１０  レンズ固定台
１１  ファイバアレイ
１２  光ファイバ
１３  蓋
１４，１５  シール部材
１６  第１の貫通孔
１６ａ，１７ａ，４１ａ，４２ａ  段差部
１７  第２の貫通孔
１８，２６，３６，４３，５０  第１のシール部材
１９，２７，３７，４４，５１  第２のシール部材
２１，４１  第１の流路形成部材
２２，４２  第２の流路形成部材
２３  平面部材
２４  第３の貫通孔
２５  第４の貫通孔
２８，３８，４５，４７  第３のシール部材
２９，３９，４６，４８  第４のシール部材
３０，３２，３４，３５，４９  第５のシール部材
３１，３３  第６のシール部材
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、前記筐体を構成する一つの壁面外に設けた平面部材とを備え、
前記平面部材に対向する前記筐体の前記壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記平面部材の前記第１の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路に冷却媒体を供給するための第３の貫通孔を設け、前記平面部材の前記第２の流路形成部材に対応する位置には、前記ヒートシンクの前記冷却媒体通路から冷却媒体を排出するための第４の貫通孔を設けた半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記筐体はアルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材で形成する請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第１の流路形成部材、前記第２の流路形成部材および前記平面部材は、ステンレスまたは樹脂で形成する請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第３のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間の前記第４のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第５のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第６のシール部材を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設け、前記筐体と前記平面部材の間に前記第３のシール部材および前記第４のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記筐体、前記ヒートシンクおよび第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設け、前記平面部材と前記第１の流路形成部材の結合部外周に第３のシール部材を設け、前記平面部材と前記第２の流路形成部材の結合部外周に第４のシール部材を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第１の流路形成部材の間に第３のシール部材を設け、前記筐体、前記平面部材および前記第２の流路形成部材の間に第４のシール部材を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
筐体と、前記筐体内に設けられ、内部に冷却媒体通路を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに直接的または間接的に取り付けられたレーザ出射部と、を備え、
前記筐体の壁面には、第１の貫通孔と第２の貫通孔を設け、前記第１の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクに冷却媒体を供給するための流路を備えた第１の流路形成部材を設け、前記第２の貫通孔の内側に、前記ヒートシンクから冷却媒体を排出するための流路を備えた第２の流路形成部材を設け、前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材のうちの少なくとも一方には、それに対応する前記筐体の前記第１の貫通孔部分または前記第２の貫通孔部分に係合する段差部を形成した半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記筐体は、アルミニウムを主成分とする金属で形成し、前記第１の流路形成部材と前記第２の流路形成部材は、アルミニウムよりも耐食性の優れた部材からなる請求項１０記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記第１の流路形成部材および前記第２の流路形成部材は、ステンレスまたは樹脂からなる請求項１１記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記第２のシール部材外周に第４のシール部材を設けた請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第１のシール部材の外周に第３のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間の前記第２のシール部材の外周に第４のシール部材を設けた請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記ヒートシンクと前記第１の流路形成部材の結合部外周に第１のシール部材を設け、前記ヒートシンクと前記第２の流路形成部材の結合部外周に第２のシール部材を設け、前記筐体と前記ヒートシンクの間に前記第１のシール部材および前記第２のシール部材を囲む第５のシール部材を設けた請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第１の流路形成部材の間に第１のシール部材を設け、前記筐体、前記ヒートシンクおよび前記第２の流路形成部材の間に第２のシール部材を設けた請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2011111328.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011111328.tif 000019
【図６】
2011111328.tif 000020
【図７】
2011111328.tif 000021
【図８】
2011111328.tif 000022
【図９】
2011111328.tif 000023
【図１０】
2011111328.tif 000024
【図１１】
2011111328.tif 000025
【図１２】
2011111328.tif 000026
【国際調査報告】
2011111328.tif 000027
2011111328.tif 000028
2011111328.tif 000029
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